(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された単一のサンプリング周波数で異周波混触波に含まれる第１周波数成分と第２周波数成分のサンプリングを行うＡＤ変換部と、
前記第１周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差を演算して前記第１周波数成分を除去する第１周波数成分除去部と、
前記第２周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差を演算して前記第２周波数成分を除去する第２周波数成分除去部と、
前記第１周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和および１サイクル前にサンプリングされた値との差の両方を用いて前記第１周波数成分のサンプリング周波数を２倍化する第１サンプリング周波数２倍化部と、
前記第２周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和および１サイクル前にサンプリングされた値との差の両方を用いて前記第２周波数成分のサンプリング周波数を２倍化する第２サンプリング周波数２倍化部と、
前記第１サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値が設定しきい値より大きく、前記第２サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値に対する前記第１サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値の比率が設定しきい値より大きい場合にオン信号を発する第１の混触判定部と、
前記第２サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値が設定しきい値より大きく、前記第１サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値に対する前記第２サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値の比率が設定しきい値より大きい場合にオン信号を発する第２の混触判定部と、
を備え、
前記第１の混触判定部及び前記第２の混触判定部の双方からオン信号が出力されると異周波混触であると判定することを特徴とする異周波混触検出装置。
【請求項２】
各周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和および１サイクル前にサンプリングされた値との差に基づいて、前記異周波混触波の過渡状態を判定する過度状態判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の異周波混触検出装置。
【請求項３】
各周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和および１サイクル前にサンプリングされた値との差に基づいて、前記異周波混触波のノイズを判定するノイズ判定部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の異周波混触検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異周波混触検出装置、異周波混触検出方法および異周波混触検出プログラムに関し、特に、異周波電源区間を通過する電気鉄道の交流き電回路における異周波混触検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本の電力会社の商用周波数は富士川および糸魚川を境にして西は６０Ｈｚ、東は５０Ｈｚが採用されている。このため、これらの両区間を電気車が走行する場合、商用周波数の異なる変電所を電源とする交流き電回路が混在し、異周波電源によるき電線の突合わせ箇所が発生する。
【０００３】
このような突合せ箇所において、飛来物や小動物などによる短絡事故が発生すると、異周波電源の混触が発生する。５０Ｈｚと６０Ｈｚの異周波電源の混触が発生すると、振幅が大きく変動する周期１００ｍｓのビート波が生成され、き電線に過大な電流が流れるようになることから、電気車などに甚大な被害を及ぼすようになる。
【０００４】
このため、異周波電源の混触が発生した場合、そのことを速やかに検出し、自ポスト電源を遮断するなどの対策がとられている。
【０００５】
５０Ｈｚと６０Ｈｚの電源が混触した場合、ビート波の周波数は５５Ｈｚとなり、異周波混触を検出するための指標となる。周波数の検出は、サンプリングと量子化を行い、標本化定理に基づく演算処理を行うことによって可能である（特許文献１）。
【０００６】
また、異周波混触を検出する方法として、５０Ｈｚを中心周波数とするバンドパスフィルタと、６０Ｈｚを中心周波数とするバンドパスフィルタによって、６０Ｈｚ成分と５０Ｈｚ成分に異周波混触波を分離し、他所電源の周波数成分を動作要素、自所電源の周波数成分を抑制要素として異周波混触を判定する方法がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５６０５３号公報
【特許文献２】特開昭６３−９３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、周波数が５５Ｈｚのビート波を検出する方法では、振幅の強弱が著しく、電流が小さい領域での周波数検出が困難である。このため、最小動作電流レベルを設定して周波数検出を行う必要があり、事故時の位相によっては異周波混触検出に１００ｍｓ以上かかったり、異周波混触検出時間が大きくばらついたりするという問題があった。
【０００９】
また、バンドパスフィルタを用いる方法では、５０Ｈｚと６０Ｈｚの周波数の値が近いので、一方のバンドパスフィルタに他所電源の周波数成分が通過し、異周波混触検出に誤差が生じる場合があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異周波混触の検出精度を低下させることなく、異周波混触検出の短時間化を図ることが可能な異周波混触検出装置、異周波混触検出方法および異周波混触検出プログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の異周波混触検出装置は、設定された単一のサンプリング周波数で異周波混触波に含まれる第１周波数成分と第２周波数成分のサンプリングを行うＡＤ変換部と、前記第１周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差を演算して前記第１周波数成分を除去する第１周波数成分除去部と、前記第２周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差を演算して前記第２周波数成分を除去する第２周波数成分除去部と、前記第１周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和および１サイクル前にサンプリングされた値との差の両方を用いて前記第１周波数成分のサンプリング周波数を２倍化する第１サンプリング周波数２倍化部と、前記第２周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和および１サイクル前にサンプリングされた値との差の両方を用いて前記第２周波数成分のサンプリング周波数を２倍化する第２サンプリング周波数２倍化部と、前記第１サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値が設定しきい値より大きく、前記第２サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値に対する前記第１サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値の比率が設定しきい値より大きい場合にオン信号を発する第１の混触判定部と、前記第２サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値が設定しきい値より大きく、前記第１サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値に対する前記第２サンプリング周波数２倍化部の出力の実効値の比率が設定しきい値より大きい場合にオン信号を発する第２の混触判定部と、を備え、前記第１の混触判定部及び前記第２の混触判定部の双方からオン信号が出力されると異周波混触であると判定することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、異周波混触の検出精度を低下させることなく、異周波混触検出の短時間化を図ることが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る異周波混触検出装置が適用される交流き電装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の異周波混触検出方法におけるサンプリング点の一例を示す電流波形図である。
【図３】図３は、本発明に係る異周波混触検出方法の実施の形態２の処理の流れを示す図である。
【図４】図４は、図２の異周波混触検出方法におけるサンプリング方法の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係るサンプリング周波数２倍化方法の実施の形態３の処理の流れを示す図である。
【図６】図６は、本発明に係る異周波混触検出方法における過渡状態監視方法の実施の形態４の処理の流れを示す図である。
【図７】図７は、本発明に係る異周波混触検出装置の実施の形態５の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明に係る異周波混触検出装置の実施の形態６の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る異周波混触検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、以下の説明では、５０Ｈｚの周波数成分と６０Ｈｚの周波数成分とが異周波混触波に含まれている場合を例にとるが、これ以外の周波数成分が含まれている異周波混触波であってもよい。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る異周波混触検出装置が適用される交流き電装置の実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。図１において、交流き電装置には、電源周波数５０Ｈｚの交流電源１０１と、電源周波数６０Ｈｚの交流電源１０２とが隣接して設けられている。
【００１６】
交流電源１０１、１０２間には、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ両用の電気車１１０に電力を供給するトロリー線１０３、１０４が接続されている。交流電源１０１、１０２間の中間点におけるトロリー線１０３、１０４には、き電区分を切り替える切替セクション１０５が設けられている。
【００１７】
切替セクション１０５には、２個のエアーセクション１０６、１０７およびエアーセクション１０６、１０７を各々挟むトロリー線１０３、１０４間に各々接続された切替遮断器１０８、１０９が設けられている。そして、エアーセクション１０６、１０７および切替遮断器１０８、１０９の各極間が、５０Ｈｚと６０Ｈｚの異周波電源突き合わせ箇所となっている。
【００１８】
また、この交流き電装置には、異周波混触を検出する異周波混触検出装置１００が設けられ、トロリー線１０３または１０４に接続される。ここで、異周波混触検出装置１００には、サンプリング部１００ａおよび混触判定部１００ｂが設けられている。
【００１９】
サンプリング部１００ａは、異周波混触波に含まれる複数の周波数成分がサンプリングできるように設定された単一のサンプリング周波数で異周波混触波のサンプリングを行う。混触判定部１００ｂは、サンプリング部１００ａにてサンプリングされた周波数成分の比較結果に基づいて、異周波混触判定を行う。
【００２０】
そして、電気車１１０がトロリー線１０３の交流電源１０１側区間を走行している場合、切替遮断器１０８はオン、１０９はオフとなっており、電気車１１０には交流電源１０１から５０Ｈｚの交流電力が供給されている。
【００２１】
次に、電気車１１０がトロリー線１０３のセクション中間区間に完全に進入すると、切替遮断器１０８がオフ、切替遮断器１０９がオンされ、電気車１１０には交流電源１０２から６０Ｈｚの交流電力が供給される。
【００２２】
ここで、エアーセクション１０６、１０７では、飛来物や小動物などによる短絡事故が発生することがある。また、切替遮断器１０８、１０９では、極間耐電圧の低下による短絡事故が発生することがある。そして、このような異周波電源突き合わせ箇所で短絡が生じると、異周波電源の混触事故が発生する。
【００２３】
５０Ｈｚと６０Ｈｚの異周波電源の混触が発生すると、周期１００ｍｓのビート状の異周波混触波が生成され、トロリー線１０３、１０４に流れる。そして、トロリー線１０３、１０４に流れた異周波混触波は、サンプリング部１００ａにて６００Ｈｚのサンプリング周波数でサンプリングされる。
【００２４】
ここで、５０Ｈｚの周波数成分と６０Ｈｚの周波数成分を含む異周波混触波を６００Ｈｚのサンプリング周波数でサンプリングすると、５０Ｈｚの周波数成分の位相角の１８０°の値と３６０°の値が得られるとともに、６０Ｈｚの周波数成分の位相角の１８０°の値と３６０°の値が得られる。 
【００２５】
図２は、図１の異周波混触検出方法におけるサンプリング点の一例を示す電流波形図である。図２において、５０Ｈｚの波形Ｖ１と６０Ｈｚの波形Ｖ２が混触すると、周期１００ｍｓのビート状の異周波混触波Ｖ３が生成される。
【００２６】
ここで、異周波混触波Ｖ３のサンプリング周波数を６００Ｈｚに設定すると、５０Ｈｚの波形Ｖ１では１周期に位相が３０°ごとに１２個のサンプリング点Ｐ０〜Ｐ１２がサンプリングされる。
【００２７】
そして、サンプリング点Ｐ６では５０Ｈｚの周波数成分の位相角の１８０°の値が得られ、サンプリング点Ｐ１２では５０Ｈｚの周波数成分の位相角のと３６０°の値が得られる。また、サンプリング点Ｐ５では６０Ｈｚの周波数成分の位相角の１８０°の値が得られ、サンプリング点Ｐ１０では６０Ｈｚの周波数成分の位相角のと３６０°の値が得られる。
【００２８】
そして、図１の混触判定部１００ｂにおいて、５０Ｈｚの周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差を演算することで、異周波混触波から５０Ｈｚの周波数成分が除去され、６０Ｈｚの周波数成分が抽出される。
【００２９】
また、混触判定部１００ｂにおいて、６０Ｈｚの周波数成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差を演算することで、異周波混触波から６０Ｈｚの周波数成分が除去され、５０Ｈｚの周波数成分が抽出される。
【００３０】
そして、混触判定部１００ｂは、５０Ｈｚの周波数成分が異周波混触波に含まれる比率に基づいて、５０Ｈｚの周波数成分が混触しているかを判定し、６０Ｈｚの周波数成分が異周波混触波に含まれる比率に基づいて６０Ｈｚの周波数成分が混触しているかを判定する。
【００３１】
これにより、５０Ｈｚの周波数成分と６０Ｈｚの周波数成分に異周波混触波を分離するために、５０Ｈｚを中心周波数とするバンドパスフィルタと、６０Ｈｚを中心周波数とするバンドパスフィルタとを用いる必要がなくなり、異周波混触の検出精度を向上させることができる。
【００３２】
また、５０Ｈｚの周波数成分と６０Ｈｚの周波数成分を異周波混触波から抽出することにより、周波数が５５Ｈｚのビート波を検出する必要がなくなる。このため、ビート波の周期の１００ｍｓ以上に渡って異周波混触波を監視する必要がなくなり、１００ｍｓ以下に時間で異周波混触を検出させることが可能となることから、電気車１１０などに甚大な被害が及ぶのを防止することができる。
【００３３】
実施の形態２．
図３は、本発明に係る異周波混触検出方法の実施の形態２の処理の流れを示す図である。図３において、５０Ｈｚと６０Ｈｚの周波数成分の電流が混触した場合、異周波混触波から５０Ｈｚ成分を除去した６０Ｈｚ成分の値、６０Ｈｚ成分を除去した５０Ｈｚ成分の値を演算して求める。
【００３４】
そして、それぞれの値を使用して５０Ｈｚ成分と６０Ｈｚ成分が異周波混触波に含まれる比率を求めれば、他所電源の周波数の比率が一定値以上ある場合に、混触事故有りと判定することが可能となる。
【００３５】
例えば、異周波混触波から抽出された６０Ｈｚ成分の実効値をｆＡ、異周波混触波から抽出された５０Ｈｚ成分の実効値をｆＢとすると、以下の条件を満たす場合に６０Ｈｚの周波数成分が含まれていると判定することができる。
【００３６】
ＫＡ１＜ｆＡかつＫＡ＜ｆＡ／（ｆＡ＋ｆＢ）
ただし、ＫＡ１、ＫＡは閾値である。
【００３７】
また、以下の条件を満たす場合に５０Ｈｚの周波数成分が含まれていると判定することができる。
【００３８】
ＫＢ１＜ｆＢかつＫＢ＜ｆＢ／（ｆＡ＋ｆＢ）
ただし、ＫＢ１、ＫＢは閾値である。
【００３９】
５０Ｈｚ成分と６０Ｈｚ成分が異周波混触波に含まれる比率に基づいて混触判定を行うことにより、異周波混触波の振幅が小さい場合においても判定精度が低下するのを抑制することができる。このため、異周波混触波の振幅の強弱が著しい場合においても、異周波混触の検出精度を低下させることなく、異周波混触検出の短時間化を図ることが可能となる。
【００４０】
図４は、図２の異周波混触検出方法におけるサンプリング方法の一例を示す図である。図４において、自ポスト電源１と他ポスト電源２との間には遮断器３が設けられている。そして、異周波混触波を電圧として検出する場合には変成器ＶＴを用いることができ、異周波混触波を電流として検出する場合には変流器ＣＴを用いることができる。
【００４１】
そして、異周波混触波を電流または電圧として検出した後、異周波混触波をサンプリングしてデジタル信号に変換される。ここで、５０Ｈｚと６０Ｈｚが混触した場合、それぞれの周波数の位相角１８０°、３６０°におけるデータが同時に取れるようにサンプリング周波数を決定する。
【００４２】
すなわち、異周波混触波のサンプリング周波数を６００Ｈｚ（＝１．６７ｍｓ）に設定すると、サンプリング回数ｎが１２回で５０Ｈｚの１サイクル分、サンプリング回数ｎが６回で５０Ｈｚの０．５サイクル分となる。また、サンプリング回数ｎが１０回で６０Ｈｚの１サイクル分、サンプリング回数ｎが５回で６０Ｈｚの０．５サイクル分となる。
【００４３】
そして、ＡＤ変換されたサンプリング値が得られると、１周期（３６０°）前の値との差または０．５周期（１８０°）前の値との和を演算することで、他方の周波数成分を除去する。
【００４４】
５０Ｈｚの１周期（３６０°）前の値との差を演算すると、その演算値ｆ１は以下の式で表される。
ｆ１＝ｆ（ｎ）−ｆ（ｎ−１２）＝Ａ１ｓｉｎ（θ６０＋５４°）
ただし、Ａ１は６０Ｈｚの波形の振幅、θ６０は６０Ｈｚの波形の位相角である。
【００４５】
このため、５０Ｈｚの１周期（３６０°）前の値との差を演算すると、５０Ｈｚの値は０となり、５０Ｈｚ成分を異周波混触波から除去することが可能となることから、６０Ｈｚ成分を抽出することができる。
【００４６】
また、６０Ｈｚの１周期（３６０°）前の値との差を演算すると、その演算値ｆ２は以下の式で表される。
ｆ２＝ｆ（ｎ）−ｆ（ｎ−１０）＝Ｂ１ｓｉｎ（θ５０−６０°）
ただし、Ｂ１は５０Ｈｚの波形の振幅、θ５０は５０Ｈｚの波形の位相角である。
【００４７】
このため、６０Ｈｚの１周期（３６０°）前の値との差を演算すると、６０Ｈｚの値は０となり、６０Ｈｚ成分を異周波混触波から除去することが可能となることから、５０Ｈｚ成分を抽出することができる。
【００４８】
一方、５０Ｈｚの０．５周期（１８０°）前の値との和を演算すると、その演算値ｆ３は以下の式で表される。
ｆ３＝ｆ（ｎ）＋ｆ（ｎ−６）＝Ａ２ｓｉｎ（θ６０＋７２°）
ただし、Ａ２は６０Ｈｚの波形の振幅、θ６０は６０Ｈｚの波形の位相角である。
【００４９】
このため、５０Ｈｚの０．５周期（１８０°）前の値との和を演算すると、５０Ｈｚの値は０となり、５０Ｈｚ成分を異周波混触波から除去することが可能となることから、６０Ｈｚ成分を抽出することができる。
【００５０】
また、６０Ｈｚの０．５周期（１８０°）前の値との和を演算すると、その演算値ｆ４は以下の式で表される。
ｆ４＝ｆ（ｎ）＋ｆ（ｎ−５）＝Ｂ２ｓｉｎ（θ５０−７５°）
ただし、Ｂ２は６０Ｈｚの波形の振幅、θ５０は５０Ｈｚの波形の位相角である。
【００５１】
このため、６０Ｈｚの０．５周期（１８０°）前の値との和を演算すると、６０Ｈｚの値は０となり、６０Ｈｚ成分を異周波混触波から除去することが可能となることから、５０Ｈｚ成分を抽出することができる。
【００５２】
実施の形態３．
図５は、本発明に係るサンプリング周波数２倍化方法の実施の形態３の処理の流れを示す図である。図５において、サンプリング周波数が６００Ｈｚで異周波混触波から６０Ｈｚ成分を抽出した際、６０Ｈｚ成分が正弦波（波高値一定）であるとすると、演算値ｆ１、ｆ３の両方を使用することで、６００Ｈｚのサンプリング周波数（６０Ｈｚ換算で３６°）の２倍のサンプリング周波数が実現できる。３６°サンプリングでは、実効値演算に必要な９０°の値が得られないが、１８°サンプリングによって９０°の値が得られる。
【００５３】
また、サンプリング周波数が６００Ｈｚで異周波混触波から５０Ｈｚ成分を抽出した際、５０Ｈｚ成分が正弦波（波高値一定）であるとすると、６００Ｈｚのサンプリング周波数（５０Ｈｚ換算で３０°）の２倍のサンプリング周波数が実現できる。この時、１５°サンプリングにより９０°の値が得られ、実効値演算が可能となる。
【００５４】
演算値ｆ１、ｆ３を元に演算された実効値ｆ５は、以下の式で与えることができる。
ｆ５＝Ａ３ｓｉｎθ６０
ただし、Ａ３は６０Ｈｚの波形の振幅、θ６０は６０Ｈｚの波形の位相角である。
【００５５】
演算値ｆ２、ｆ４を元に演算された実効値ｆ６は、以下の式で与えることができる。
ｆ６＝Ｂ３ｓｉｎθ５０
ただし、Ｂ３は５０Ｈｚの波形の振幅、θ５０は５０Ｈｚの波形の位相角である。
【００５６】
実施の形態４．
図６は、本発明に係る異周波混触検出方法における過渡状態監視方法の実施の形態４の処理の流れを示す図である。図６において、演算値ｆ１を元に演算された実効値ｆ７は、以下の式で与えることができる。
ｆ７＝Ａ４ｓｉｎθ６０
ただし、Ａ４は６０Ｈｚの波形の振幅、θ６０は６０Ｈｚの波形の位相角である。
【００５７】
演算値ｆ３を元に演算された実効値ｆ８は、以下の式で与えることができる。
ｆ８＝Ａ５ｓｉｎθ６０
ただし、Ａ５は６０Ｈｚの波形の振幅、θ６０は６０Ｈｚの波形の位相角である。
【００５８】
演算値ｆ２を元に演算された実効値ｆ９は、以下の式で与えることができる。
ｆ９＝Ｂ４ｓｉｎθ５０
ただし、Ｂ４は５０Ｈｚの波形の振幅、θ５０は５０Ｈｚの波形の位相角である。
【００５９】
演算値ｆ４を元に演算された実効値ｆ１０は、以下の式で与えることができる。
ｆ１０＝Ｂ５ｓｉｎθ５０
ただし、Ｂ５は５０Ｈｚの波形の振幅、θ５０は５０Ｈｚの波形の位相角である。
【００６０】
そして、例えば、以下の条件を満たす場合に異周波混触波が過渡状態でないと判定することができ、過渡的な状態での混触判定の誤動作を防ぐことができる。
【００６１】
Ｋ１＜ｆ７／（ｆ７＋ｆ８）＜Ｋ２かつＫ３＜ｆ９／（ｆ９＋ｆ１０）＜Ｋ４
ただし、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は閾値である。
【００６２】
実施の形態５．
図７は、本発明に係る異周波混触検出装置の実施の形態５の概略構成を示すブロック図である。図７において、交流電源１１にはき電線１２が接続され、き電線１２には遮断器１３が設けられている。
【００６３】
そして、き電線１２を流れる異周波混触波は変成器ＶＴまたは変流器ＣＴにて電圧または電流としてそれぞれ検出され、ＡＤ変換部１５に入力される。
【００６４】
そして、ＡＤ変換部１５において、異周波混触波は６００Ｈｚのサンプリング周波数でサンプリングされ、デジタル化された後、第１周波数成分除去部１６および第２周波数成分除去部１７に入力される。
【００６５】
第１周波数成分除去部１６では、６０Ｈｚの０．５サイクル毎にサンプリング値を加法演算することにより、異周波混触波から周波数５０Ｈｚ成分を除去した演算値ｆ１を出力し、６０Ｈｚの１サイクル毎にサンプリング値を減法演算することにより、異周波混触波から周波数５０Ｈｚ成分を除去した演算値ｆ３を出力する。
【００６６】
第２周波数成分除去部１７では、５０Ｈｚの０．５サイクル毎にサンプリング値を加法演算することにより、異周波混触波から周波数６０Ｈｚ成分を除去した演算値ｆ２を出力し、５０Ｈｚの１サイクル毎にサンプリング値を減法演算することにより、異周波混触波から周波数６０Ｈｚ成分を除去した演算値ｆ４を出力する。
【００６７】
サンプリング周波数２倍化部１８では、演算値ｆ１、ｆ３を用いることで、６０Ｈｚ成分の３６°間隔のサンプリング値を１８°間隔のサンプリング値に変換し、６０Ｈｚ成分のサンプリング周波数を２倍化する。
【００６８】
サンプリング周波数２倍化部１９では、演算値ｆ２、ｆ４を用いることで、５０Ｈｚ成分の３０°間隔のサンプリング値を１５°間隔のサンプリング値に変換し、５０Ｈｚ成分のサンプリング周波数を２倍化する。
【００６９】
実効値演算部２０では、演算値ｆ１、ｆ３を元に実効値ｆ５を演算し、演算値ｆ１を元に実効値ｆ７を演算し、演算値ｆ３を元に実効値ｆ８を演算する。
【００７０】
実効値演算部２１では、演算値ｆ２、ｆ４を元に実効値ｆ６を演算し、演算値ｆ２を元に実効値ｆ９を演算し、演算値ｆ４を元に実効値ｆ１０演算する。
【００７１】
混触判定部２２では、以下の条件を満たす場合に論理積回路２７へオン信号を発する。
Ｋ５１＜ｆ５かつＫ５＜ｆ５／（ｆ５＋ｆ６）
ただし、Ｋ５、Ｋ５１は閾値である。
【００７２】
混触判定部２３では、以下の条件を満たす場合に論理積回路２８へオン信号を発する。
Ｋ６１＜ｆ６かつＫ６＜ｆ６／（ｆ５＋ｆ６）
ただし、Ｋ６、Ｋ６１は閾値である。
【００７３】
過度状態判定部２５では、過度的な状態での混触判定の誤動作を防ぐため、６０Ｈｚ成分を抽出した値および５０Ｈｚ成分を抽出した値の比率を監視し、一定値範囲内であれば、論理積回路２６へオン信号を発する。この時の条件は、例えば、以下の式を用いることができる。
Ｋ１＜ｆ７／（ｆ７＋ｆ８）＜Ｋ２かつＫ３＜ｆ９／（ｆ９＋ｆ１０）＜Ｋ４
【００７４】
ノイズ判定部２４では、ノイズによる混触判定の誤動作を防ぐため、５０Ｈｚ成分と６０Ｈｚ成分の混触割合を求め、一定値以上であれば、論理積回路２６へオン信号を発する。この時の条件は、例えば、以下の式を用いることができる。
Ｋ７＜ｆ５／（ｆ５＋ｆ６）かつＫ８＜ｆ６／（ｆ５＋ｆ６）
ただし、Ｋ７、Ｋ８は閾値である。
【００７５】
そして、異周波混触波が過度的な状態でなく、ノイズでもないと判定された場合、混触判定部２２のオン信号が論理積回路２７を介して論理積回路２９に入力され、混触判定部２３のオン信号が論理積回路２８を介して論理積回路２９に入力される。 
【００７６】
そして、異周波混触波が過度的な状態でなく、ノイズでもないと判定された場合、異周波混触波から抽出した他所電源の周波数成分の比率が一定値以上である場合、リレー３０が動作されることにより、遮断器１３が動作され、き電線１２が遮断される。
【００７７】
なお、第１周波数成分除去部１６、第２周波数成分除去部１７、サンプリング周波数２倍化部１８、１９、実効値演算部２０、２１、混触判定部２２、２３、ノイズ判定部２４、過度状態判定部２５、論理積回路２６〜２９は、異周波混触検出プログラムをコンピュータに実行させることで実現するようにしてもよい。
【００７８】
実施の形態６．
図８は、本発明に係る異周波混触検出装置の実施の形態６の概略構成を示すブロック図である。図８において、異周波混触検出装置には、ＣＰＵなどを含むプロセッサ５１、固定的なデータを記憶するＲＯＭ５２、プロセッサ５１に対してワークエリアなどを提供するＲＡＭ５３、人間とコンピュータとの間の仲介を行うヒューマンインターフェース５４、外部との通信手段を提供する通信インターフェース５５、プロセッサ５１を動作させるためのプログラムや各種データを記憶する外部記憶装置５６、異周波混触波をデジタル値に変換するＡＤ変換部５７を設けることができ、プロセッサ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、ヒューマンインターフェース５４、通信インターフェース５５、外部記憶装置５６およびＡＤ変換部５７は、バス５８を介して接続されている。
【００７９】
なお、外部記憶装置５６としては、例えば、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカードなどの可搬性半導体記憶装置などを用いることができる。また、ヒューマンインターフェース５４としては、例えば、入力インターフェースとしてキーボードやマウスやタッチパネル、出力インターフェースとしてディスプレイやプリンタなどを用いることができる。また、通信インターフェース５５としては、例えば、インターネットやＬＡＮなどに接続するためのＬＡＮカードやモデムやルータなどを用いることができる。
【００８０】
ここで、外部記憶装置５６には、異周波混触検出処理をプロセッサ５１に行わせる異周波混触検出プログラム５６ａがインストールされている。この異周波混触検出プログラム５６ａは、図７の第１周波数成分除去部１６、第２周波数成分除去部１７、サンプリング周波数２倍化部１８、１９、実効値演算部２０、２１、混触判定部２２、２３、ノイズ判定部２４、過度状態判定部２５、論理積回路２６〜２９に機能をプロセッサ５１上で実現することができる。
【００８１】
そして、異周波混触検出プログラム５６ａが起動されると、ＡＤ変換部５７にてサンプリング周波数が６００Ｈｚでサンプリングされた５０Ｈｚと６０Ｈｚの異周波混触波のサンプリング値がプロセッサ５１に取り込まれる。
【００８２】
そして、プロセッサ５１において、５０Ｈｚ成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差が演算されることで、５０Ｈｚ成分が異周波混触波から除去される。
【００８３】
また、６０Ｈｚ成分の０．５サイクル前にサンプリングされた値との和または１サイクル前にサンプリングされた値との差が演算されることで、６０Ｈｚ成分が異周波混触波から除去される。
【００８４】
そして、５０Ｈｚ成分が異周波混触波に含まれる比率に基づいて５０Ｈｚ成分が混触しているかが判定され、６０Ｈｚ成分が異周波混触波に含まれる比率に基づいて６０Ｈｚ成分が混触しているかが判定される。
【００８５】
なお、異周波混触検出処理をコンピュータに実行させる場合、スタンドアロン型コンピュータで実行させるようにしてもよいし、ネットワークに接続された複数のコンピュータに分散処理させるようにしてもよいし、クラウドコンピュータで実行させるようにしてもよい。
【００８６】
また、図８の実施の形態６では、プロセッサ５１は、外部記憶装置５６から異周波混触検出プログラム５６ａを取り込む方法について説明したが、通信インターフェース５５を介して異周波混触検出プログラム５６ａを取り込むようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上のように本発明に係る異周波混触検出装置は、異周波混触の検出精度を低下させることなく、異周波混触検出の短時間化を図ることが可能となり、異周波電源区間を通過する電気鉄道の交流き電回路における異周波混触検出方法に適している。
【符号の説明】
【００８８】
１  自ポスト電源
２  他ポスト電源
３、１３  遮断器
１１、１０１、１０２  交流電源
１２  き電線
ＶＴ  変成器
ＣＴ  変流器
１５、５７  ＡＤ変換部
１６  第１周波数成分除去部
１７  第２周波数成分除去部
１８、１９  サンプリング周波数２倍化部
２０、２１  実効値演算部
２２、２３  混触判定部
２４  ノイズ判定部
２５  過度状態判定部
２６〜２９  論理積回路
３０  リレー
５１  プロセッサ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  ヒューマンインターフェース
５５  通信インターフェース
５６  外部記憶装置
５６ａ  異周波混触検出プログラム
５８  バス
１００  異周波混触検出装置
１００ａ  サンプリング部
１００ｂ  混触判定部
１０３、１０４  トロリー線
１０５  切替セクション
１０６、１０７  エアーセクション
１０８、１０９  切替遮断器
１１０  電気車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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